RU2657494C1 - Энергоэффективная водородная установка - Google Patents
Энергоэффективная водородная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657494C1 RU2657494C1 RU2017129175A RU2017129175A RU2657494C1 RU 2657494 C1 RU2657494 C1 RU 2657494C1 RU 2017129175 A RU2017129175 A RU 2017129175A RU 2017129175 A RU2017129175 A RU 2017129175A RU 2657494 C1 RU2657494 C1 RU 2657494C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- line
- water
- air
- hydrogen
- unit
- Prior art date
Links
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 36
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000011874 heated mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 11
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 16
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 abstract 1
- -1 hydrogen gas hydrogen Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов. Установка включает узел паровоздушного риформинга 1, оснащенный линией ввода нагретой смеси воздуха и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлен рекуперационный теплообменник 5. При этом на линии вывода водородсодержащего газа размещен блок выделения водорода 2, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположен узел окисления 3 с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменником нагрева смеси воздуха и воды 6, причем блок выделения водорода 2 оснащен линией подачи водного конденсата, а линии подачи воды примыкают к блоку подготовки воды 4, оснащенному линией ввода балансовой воды. Кроме того, установка оборудована электрогенератором 9 с газотурбинным агрегатом, турбина 7 которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор 8 оснащен линиями ввода воздуха и линией подачи сжатого воздуха в узел окисления 3 и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды. Технический результат заключается в повышении энергоэффективности. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов и может быть использовано в промышленности.
Известен способ получения водорода из углеводородного сырья [RU 2394754, опубл. 20.07.2010 г., МПК С01В 3/34, С01В 3/12], осуществляемый на установке паровой конверсии, которая включает блок сероочистки, конвертор с горелкой, котел-утилизатор и конвертор окиси углерода, блок водоподготовки и блок выделения водорода.
Недостатками данной установки являются высокая металлоемкость и сложность оборудования из-за необходимости косвенного нагрева реакционных сред при высоких температурах.
Наиболее близок к заявляемому изобретению способ получения водорода с использованием парового риформинга с частичным окислением [RU 2378188, опубл. 10.01.2010 г., МПК С01В 3/38], осуществляемый на установке, которая включает узел паровоздушного риформинга, оснащенный линией ввода нагретой смеси кислородсодержащего газа (воздуха) и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды и водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлены рекуперационные теплообменники, при этом на линии вывода водородсодержащего газа размещены холодильник-конденсатор, оснащенный линией подачи водного конденсата, и узел выделения водорода, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположено устройство для его сжигания (узел окисления) с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменниками нагрева смеси кислородсодержащего газа и воды.
Недостатком данной установки является низкая энергоэффективность из-за необходимости расходования электроэнергии со стороны на подачу воздуха, сжатого 0,4-1,2 МПа изб., в узел паровоздушного риформинга.
Задача изобретения - повышение энергоэффективности.
Техническим результатом является увеличение энергоэффективности за счет использования вторичного энергоресурса - энергии редуцирования отходящего газа, для сжатия воздуха путем установки газотурбинного агрегата с электрогенератором на линиях подачи воздуха и вывода отходящего газа.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке с узлом паровоздушного риформинга, оснащенным линией ввода нагретой смеси воздуха и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлен рекуперационный теплообменник, при этом на линии вывода водородсодержащего газа размещен блок выделения водорода, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположен узел окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменником нагрева смеси воздуха и воды, особенностью является то, что блок выделения водорода оснащен линией подачи водного конденсата, линии подачи воды примыкают к блоку подготовки воды, оснащенному линией ввода балансовой воды, установка оборудована электрогенератором с газотурбинным агрегатом, турбина которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор оснащен линией ввода воздуха и линиями подачи сжатого воздуха в узел окисления и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды.
Для работы на сернистом сырье на линии подачи углеводородного сырья может быть установлен блок хемосорбционной или адсорбционной сероочистки. С целью увеличения выхода водорода на линии вывода водородсодержащего газа после рекуперационного теплообменника могут быть размещены конвертор оксида углерода и дополнительный рекуперационный теплообменник, а перед ним установлены теплообменники нагрева продувочного газа и воздуха, подаваемого в узел окисления. Для повышения концентрации водорода в водородсодержащем газе и упрощения работы узла выделения водорода на линии подачи сжатого воздуха в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды может быть установлено устройство для обогащения воздуха кислородом.
Блок выделения водорода может состоять, например, из сепаратора водного конденсата и узла мембранного выделения водорода. Узел окисления продувочного газа может представлять собой, например, изотермический каталитический реактор, а блок подготовки воды - узел обратного осмоса. Электроэнергия, вырабатываемая электрогенератором может использоваться, например, для компримирования водорода и/или подачи топлива. В качестве остальных элементов установки могут быть использованы любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
Оборудование установки электрогенератором с газотурбинным агрегатом, турбина которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор оснащен линией ввода воздуха и линиями подачи сжатого воздуха в узел окисления и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды позволяет повысить энергоэффективность за счет использования вторичного энергоресурса - энергии редуцирования отходящего газа, для сжатия воздуха и исключения потребления электроэнергии со стороны.
Предлагаемая установка включает узел паровоздушного риформинга 1, блок выделения водорода 2, узел окисления продувочного газа 3, блок подготовки воды 4, рекуперационный теплообменник 5, теплообменник нагрева смеси воздуха и воды 6 и газотурбинный агрегат, состоящий из турбины 7, компрессора 8 и электрогенератора 9. Дополнительно могут быть установлены конвертор оксида углерода 10 со вторым рекуперационным теплообменником 11, блок сероочистки 12, а также теплообменники нагрева продувочного газа 13 и воздуха 14, подаваемого в узел окисления 3.
При работе установки углеводородное сырье, подаваемое по линии 15, смешивают с деионизированной водой, подаваемой по линии 16 из блока 4, и водным конденсатом, подаваемым по линии 17 из блока 2, и, после нагрева в теплообменнике 5, направляют по линии 18 в узел 1 совместно со смесью воздуха и воды, подаваемой по линии 19 после нагрева и испарения в теплообменнике 6. В узле 1 каталитическим паровоздушным риформингом получают водородсодержащий газ, который по линии 20, после охлаждения в теплообменнике 5 направляют в блок 2, где разделяют на водный конденсат, водород, выводимый по линии 21, и продувочный газ, который по линии 22 подают в узел 3 совместно с первой частью сжатого воздуха, выводимого по линии 23 из компрессора 8, в который по линии 24 подают атмосферный воздух. Полученный отходящий газ выводят по линии 25 после редуцирования в турбине 7 и охлаждения в теплообменнике 6 подаваемой по линии 19 смесью воздуха и воды, которую получают смешением второй части сжатого воздуха из линии 23, и воды, подаваемой по линии 26 из блока 4, в который по линии 27 подают балансовое количество воды. Электроэнергию, вырабатываемую генератором 9, используют на собственные нужды или выводят сторонним потребителям. На линии 15 может быть установлен блок сероочистки углеводородного сырья 12, на линии 20 после теплообменника 5 могут быть размещены конвертор оксида углерода 10 и теплообменник 11, а перед теплообменником 5 -теплообменники 13 и 14 (показано пунктиром). На линии подачи второй части сжатого воздуха в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды может быть установлено устройство для обогащения воздуха кислородом (не показано).
Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить энергоэффективность и может быть использована в промышленности.
Claims (5)
1. Энергоэффективная водородная установка, включающая узел паровоздушного риформинга, оснащенный линией ввода нагретой смеси воздуха и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлен рекуперационный теплообменник, при этом на линии вывода водородсодержащего газа размещен блок выделения водорода, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположен узел окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменником нагрева смеси воздуха и воды, отличающаяся тем, что блок выделения водорода оснащен линией подачи водного конденсата, линии подачи воды примыкают к блоку подготовки воды, оснащенному линией ввода балансовой воды, установка оборудована электрогенератором с газотурбинным агрегатом, турбина которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор оснащен линиями ввода воздуха и линией подачи сжатого воздуха в узел окисления и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии подачи углеводородного сырья расположен блок хемосорбционной сероочистки или блок адсорбционной сероочистки.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии вывода водородсодержащего газа после рекуперационного теплообменника размещены конвертор оксида углерода и второй рекуперационный теплообменник.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии вывода водородсодержащего газа перед рекуперационным теплообменником установлены теплообменники нагрева продувочного газа и сжатого воздуха, подаваемого в узел окисления.
5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии подачи сжатого воздуха в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды установлено устройство для обогащения воздуха кислородом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129175A RU2657494C1 (ru) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Энергоэффективная водородная установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129175A RU2657494C1 (ru) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Энергоэффективная водородная установка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2657494C1 true RU2657494C1 (ru) | 2018-06-14 |
Family
ID=62620087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017129175A RU2657494C1 (ru) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Энергоэффективная водородная установка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2657494C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU54631U1 (ru) * | 2005-06-08 | 2006-07-10 | Владимир Алексеевич Федоров | Электрогенерирующий комплекс с комбинированным топливом |
RU2335642C1 (ru) * | 2007-02-19 | 2008-10-10 | Олег Николаевич Фаворский | Электрогенерирующее устройство с высокотемпературной паровой турбиной |
RU2378188C2 (ru) * | 2004-05-28 | 2010-01-10 | Хайрадикс, Инк. | Способ получения водорода с использованием парового риформинга с частичным окислением |
RU2394754C1 (ru) * | 2009-03-26 | 2010-07-20 | Дмитрий Львович Астановский | Способ получения водорода из углеводородного сырья |
JP2017048076A (ja) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 関西電力株式会社 | 水素製造設備及び水素製造方法 |
-
2017
- 2017-08-15 RU RU2017129175A patent/RU2657494C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2378188C2 (ru) * | 2004-05-28 | 2010-01-10 | Хайрадикс, Инк. | Способ получения водорода с использованием парового риформинга с частичным окислением |
RU54631U1 (ru) * | 2005-06-08 | 2006-07-10 | Владимир Алексеевич Федоров | Электрогенерирующий комплекс с комбинированным топливом |
RU2335642C1 (ru) * | 2007-02-19 | 2008-10-10 | Олег Николаевич Фаворский | Электрогенерирующее устройство с высокотемпературной паровой турбиной |
RU2394754C1 (ru) * | 2009-03-26 | 2010-07-20 | Дмитрий Львович Астановский | Способ получения водорода из углеводородного сырья |
JP2017048076A (ja) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 関西電力株式会社 | 水素製造設備及び水素製造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2394754C1 (ru) | Способ получения водорода из углеводородного сырья | |
AU2020202212B2 (en) | Co-electrolysis system and co-electrolysis method using the same | |
PL164615B1 (pl) | Sposób i urzadzenie do wytwarzania energii elektrycznej1 . Sposób wytwarzania energii elektrycznej, w PL PL PL PL PL PL | |
RU2013113114A (ru) | Система и способ генерации энергии | |
JP2004079495A (ja) | ごみのガス化ガスによる燃料電池発電システム | |
RU2008113706A (ru) | Способ создания водородного энергохимического комплекса и устройство для его реализации | |
JP2006045308A (ja) | 重質油改質装置、改質方法及びコンバインド発電システム | |
RU2657494C1 (ru) | Энергоэффективная водородная установка | |
JP6974402B2 (ja) | 改質ガスを消費するプラント及び原料ガスを改質する方法 | |
AU2007232991A1 (en) | Liquid fuel synthesizing system | |
RU2617754C1 (ru) | Водородная установка | |
CN106397121A (zh) | 一种沼气与焦炉煤气联合生产甲醇装置 | |
RU2666876C1 (ru) | Автономная водородная установка | |
CN105745402B (zh) | 通过回收热机的循环过程中的能量载体进行能量转化的方法 | |
RU2661580C1 (ru) | Автономная установка для получения водорода | |
RU2587736C1 (ru) | Установка для утилизации низконапорного природного и попутного нефтяного газов и способ её применения | |
JP5379092B2 (ja) | ガス化発電システム | |
RU2653825C1 (ru) | Автономная водородная установка | |
RU2679241C1 (ru) | Установка производства водорода | |
JP3786759B2 (ja) | ガス発生装置 | |
RU2631290C1 (ru) | Низкотемпературная водородная установка | |
EP3410013B1 (en) | Combustion gas supply system | |
RU2685105C1 (ru) | Водородная установка (варианты) | |
RU2672415C1 (ru) | Водородная установка (варианты) | |
RU2614668C1 (ru) | Водородная установка |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210708 |